Back to chapter

12.1:

تشكيل المحاليل

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Solution Formation

Languages

Share

المحلول هو مزيج متجانس لعنصرين. العنصر أو المكوّن الرئيسي يسمى المذيب،فيما يسمى العنصر الأقل،المذاب. بناء على الحالة الفيزيائية للمذيب،يمكن للمحلول أن يكون صلبًا،مثل سبيكة كالنحاس،أو غازيًا كالهواء،أو سائلًا كمحلول ملحي.المحاليل السائلة يمكنها أن تضاف إليها غازات أو سوائل أخرى وتخلط في محلول سائل. إذا الكان المذيب هو الماء،يسمى المحلول مائيًا. أما المذاب الذي يُحلّفي مذيب غير الماء،كإذابة اليود في رباعي كلوريد الكربون،فينتج محلولًا غير مائي.لا يستطيع مذيب واحد إذابة جميع المذابات. الملح يذوب في الماء،لكن الزيت ينفصل عن الماء. لذا يقال إن الملح قابل للذوبان في الماء،بينما الزيت غير قابل للذوبان في الماء.الذوبانية،هي أكبر كمية من المذاب يمكن ذوبانها في كمية معينة من محلول ما عند درجة حرارة معينة. تعتمد الذوبانية على القوى البين جزيئية بين جزيئات المذاب والمذيب،وعلى الميل للاختلاط،التي يحركها ارتفاع القصور الحراري للنظام. القصور الحراري قياس ديناميكي حراري لتشتت الطاقة أو اضطرابها.وهي عملية تحدث تلقائيًا عندما يطرأ ارتفاع على القصور الحراري الكلي. لنتأمل غازين يفصل بينهما حاجز. إذا أزيل الحاجز،يختلط الغازان تلقائيًا ليكونا محلولًا واحدًا متجانسًا.عند درجة حرارة منخفضة أو معتدلة،لا توجد قوى ذات أهمية بين الجزيئات التي يتكون منها الغازان. لذا يتصرف الغازان كالغازات النموذجية. تشكيل محلول هنا لا يخفض الطاقة الكامنة للذرات،لكن طاقتها الحركية،يمكن توزيعها على مساحة أكبر.تشتت الطاقة هذا يزيد من القصور الحراري لكلا الغازين مما يجعل تشكيل المحلول عملية تلقائية.

12.1:

تشكيل المحاليل

لا يوجد مُذيب واحد يمكنه إذابة كل نوع من المُذاب. بعض المواد التي تذوب بسهولة في مذيب معين قد تكون غير قابلة للذوبان في مذيب مختلف. طريقة بسيطة للتنبؤ بالمواد التي تذوب وفي أي مذيب هي العبارة "المثيل يذوب مثيله" وهذا يعني أن المواد القطبية، مثل الملح والسكر، تذوب في مادة قطبية مثل الماء. في المقابل، المواد غير القطبية أكثر قابلية للذوبان في المذيبات غير القطبية مثل رابع كلوريد الكربون.

يمكن تفسير قابلية الذوبان الانتقائية هذه بالقوى بين الجزيئات داخل جزيئات المذاب والمذيب وتلك الموجودة بين جزيئات المذاب والمذيب في المحلول. تضمن القوى بين الجزيئات الأقوى بين الجزيئات المذابة وجزيئات المذيب قابلية ذوبان أكبر للمذاب في المذيب. لا يمكن التغلب على التفاعلات الأيونية والروابط الهيدروجينية التي تربط المواد المذابة القطبية معاً إلا من خلال قوى قوية أخرى ، مثل عوامل الجذب ثنائي القطب بين جزيئات الذائبة القطبية وجزيئات المذيب القطبية.

يتم التغلب على قوى التشتت بين المواد المذابة غير القطبية في الغالب عن طريق قوى التشتت بين جزيئات الذائبة غير القطبية وجزيئات المذيب غير القطبية وليست قوية بما يكفي لكسر التفاعلات القطبية. في حين أن المواد غير القطبية مثل اليود وثاني أكسيد الكربون يمكن أن تذوب في الماء ، فإن قابليتها للذوبان محدودة.

يجب أن يكون الحل متجانساً. أي، يجب أن يكون له مظهر موحد ونفس تركيز المُذاب في جميع أنحاء المُذيب. ضع في اعتبارك وجود شراب السكر والماء النقي في نفس الخزان ولكن يفصل بينهما حاجز. عند إزالة الحاجز، تختلط السوائل معاً تلقائياً لتشكيل محلول متجانس. هذه الظاهرة تسمى توازن التركيز.